蜘蛛丝的主要成分是蛋白质，基本组成单元为氨基酸。蜘蛛丝约含17种氨基酸，各种氨基酸的含量因蜘蛛的种类不同而存在一定的差异。蜘蛛丝中有7种氨基酸含量占其总量的90％，分别为甘氨酸(42％)、丙氨酸(25％)、谷氨酸(10％)、亮氨酸(4％)、精氨酸(4％)、酪氨酸(93％)和丝氨酸(3％)[20]。蜘蛛丝中氨基酸的种类、含量以及在形成蛋白质过程中的排列顺序都会对蛛丝的性能造成影响，其中极性氨基酸的多少直接影响蛋白质的学性质和分子构向结构[21-22]。
1．2．2 蛋白质分子
蜘蛛丝由大的丝朊蛋白分子构成，不同类型蛛丝的氨基酸序列及其重复单元[23]有很大差异，且这些差异会导致纤维性能的不同[24]。蜘蛛丝共同的特点是含高度重复氨基酸基序组成的天然高聚物，分子量约200～300 kDa，富含丙氨酸和甘氨酸，它们的含量分别达到25％和42％，基本结构为Gly—Pro—Gly—X～x(x为Ser，Gly，Tyr)，GIy～Gly—x，(A1a)5～12[25—2 71．蜘蛛丝的氨基酸主要都是由3个小侧链氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸)所组成。其大侧链氨基酸如脯氨酸和谷氨酸含量较高。由于小侧链氨基酸易形成β折叠结构形成结晶区，大侧链氨基酸则易形成非结晶区，蜘蛛丝的晶体区约占10 9／6～15％，约为蚕丝的55％～60％，而非结晶区含量远远高于蚕丝。可以认为蜘蛛丝具有良好的弹性主要是非结晶区的贡献。
1．2．3 分子构象
分子构象对材料的性能具有很大的影响，不同的分子构象将产生不同的性能[28]。蜘蛛丝的分子构象[29]为β一折叠链，分子链沿着纤维轴线的方向呈反平行排列，相互间以氢键结合，形成曲折的栅片，其多肽链排列整齐、密集形成结晶区，栅片间为非结晶区，由于结晶区的多肽链分子间以氢键结合，因而分子间作用力很大，沿着纤维轴线方向排列的晶区结构使纤维在外力作用时有较多的分子链能承受外力作用，使得蜘蛛丝具有高强度。蜘蛛丝非结晶区分子链呈13一转角状，当受到拉伸时可能形成a一转角螺旋，从而赋予蜘蛛丝良好的弹性。而沿着纤维轴线方向排列的晶态β一折叠链栅片可以看作具有多功能铰链作用，在非结晶区域内形成一个模量较高的薄壳，从而使蜘蛛丝具有较高模量和良好弹性。
1．2．4 形态结构
从影响纤维物理机械性能的因素来看，除化学组成和分子结构外，形态结构是影响纤维物理机械性能的决定性因素[30]。蜘蛛丝呈透明外观，具有原纤化结构和皮芯层结构[31]。通过使用超倍电子显微镜观察，其超分子结构是由原纤丝组成，而原纤丝又由120nm微原纤组成，微原纤由蜘蛛丝蛋白构成的高分子化合物组成。横截面呈圆形或接近圆形，它是单丝，不需要丝胶来粘住两根丝，表面没有水溶性物质，没有丝胶，每根蜘蛛丝含有数十根细纤维，丝条之间空隙也较小，纵向形态有明显的收缩。丝中央有一道凹缝痕迹，它在水中有较大的溶胀性截面会发生膨胀，而纵向则会发生明显的收缩。
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